面向铁路gps轨迹融合的约束主曲线算法研究

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1、学校代码：密级：公开硕士学位论文面向铁路轨迹融合的约束主曲线算法研究作者姓名杨诗颖学科专业交通信息工程及控制指导教师陈德旺教授培养院系电子信息工程学院二零一五年四月办、交乂硕士学位论文面向铁路轨迹融合的约束主曲线算法研究作者：杨诗颖导师：陈德旺北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机

2、构送交论文的复印件和磁盘。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：签字日期：奶年》月曰签字曰期：学校代码：密级：公开北京交通大学硕士学位论文面向铁路轨迹融合的约束主曲线算法研究作者姓名：杨诗颖学号：导师姓名：陈德旺职称：教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：交通信息工程及控制研究方向：轨迹融合北京交通大学年月致谢本论文的工作是在我的导师陈德旺教授的悉心指导下完成的，陈德旺教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来陈老师对我的关心和指导。陈德旺教

3、授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向陈老师表示衷心的谢意。在攻读北京交通大学硕士研究生期间，轨道交通控制与安全国家重点实验室的老师对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间，曾翔宇、冷勇林、阴佳腾、贾桂文、王丽娟、程宝、曾强、盖伟龙、韩晓婕、陈荣、杨绚等同学对我论文中的相关研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我的家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。本论文

4、由国家重点实验室开放课题、教育部基本科研业务费、国家重点实验室自主课题和北京市科技新星项目支持。北京交通大学硕士学位论文中文摘要中文摘要摘要：高精度、低存储的列控数字轨道地图是实现实时髙精度列车定位的前提。在生成数字地图的线路轨迹时，如果利用精度较高的差分系统来测量线路轨迹，则所需成本高。而利用低精度的接收机釆集数据，然后通过铁路轨迹融合算法将多个低精度的轨迹信息融合生成高精度的轨迹，不但可以降低数字地图的生成成本，还可以提高数字地图中线路轨迹的精度，这具有重要的研究意义。现有的轨迹融合算法大多没

5、有考虑到铁路线路中存在的固定点，其在计算速度、计算精度以及适应度等方面也有待进一步改善。主曲线理论与算法是由斯坦福大学的教授于上世纪八十年代提出的。近年来，主曲线理论有了较大发展，成功应用于图像识别、手写体骨架化、数据约简以及轨迹控制等等。基于此，本文将结合铁路线路中存在的固定约束点，利用主曲线算法来进行铁路轨迹融合。主要从以下几个方面进行了研究：首先，通过对主曲线理论的进一步研究，结合铁路线路中存在的固定约束点，对主曲线算法进行改进，提出了约束段主曲线和三种基于局部优化的自适应约束段主曲线算法，

6、他们分别为基于简单平均的自适应约束段主曲线算法；基于一维搜索的自适应约束段主曲线算法以及改进的基于一维搜索的自适应约束段主曲线算法。并通过软件，开发了一个利用这三种算法来进行铁路轨迹融合的软件。然后，分别利用正弦型、折线型以及螺旋型这三种不同形状的模拟数据集对算法进行仿真实验。通过与软段主曲线算法以及算法作对比，对三种算法的适应度、计算误差、计算时间、占用的存储空间、光滑性等性能指标进行了分析。结果表明，本文提出的算法的适应度更强、计算精度更高、计算速度较快、占用的存储空间较少且更为光滑。最后，利

7、用一个实测的公路数据集以及两个实测的铁路数据集对本文提出的三种算法的实际应用进行了验证与分析。结果表明，本文提出的三种算法能够有效地将多个低精度的轨迹信息融合生成高精度的轨迹，实用性能良好，并且在计算速度、计算精度、数据存储空间、光滑性以及复杂轨迹适应度等方面都有良好的表现。其中，算法的计算精度最高且综合性能最好；算法的计算速度最快；算法得到的轨迹占用的存储空间最少。关键词：轨迹融合；约束段主曲线；局部优化；数字地图；列车定位；分类号：北京交通大学硕士学位论文，，，，，，，，，，北京交通大学硕士学

8、位论文，，：：北京交通大学硕士学位论文目录目录中文摘要目录弓国内外研究现状铁路轨迹融合研究现状主曲线理论研究现状选题背景及研究意义论文组织结构和研究内容相关理论基础主曲线理论基础与改进段主曲线与约束段主曲线约束段主曲线的算法模型性能评价指标定位数据及处理定位方法数据处理最优化理论本章小结基于局部优化的自适应约束段主曲线算法算法设计思想基于简单平均的自适应约束段主曲线算法基于一维搜索的自适应约束段主曲线算法改进的基于一维搜索的自适应约束段主曲线算法本章小结算法实现与仿真分析软件实现模